DE102012024367B4

DE102012024367B4 - Verfahren und Anlage zum zerstörungsfreien thermografischen Prüfen von Bauteilen wie Kfz-Bauteilen auf innere und/oder Oberflächenfehler bei Steigerung der Oberflächenemissivität der Bauteile

Info

Publication number: DE102012024367B4
Application number: DE102012024367.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Gigengack; Jan-Philipp Köhler
Original assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-12-09
Filing date: 2012-12-09
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: DE102012024367A1

Abstract

Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 1, wie eines Kfz-Bauteils, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil mittels aktiver Thermografie angeregt und der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil mittels einer Thermografiekamera thermografisch erfasst wird und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Rechners rechnermäßig ausgewertet wird, wobei – auf der Oberfläche des zu prüfenden Bauteils mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse in mindestens einem Prüfbereich ein dünner Taufilm, der aus feinsten Wassertröpfchen gebildet ist und die Oberflächenemissivität des Bauteils temporär steigert, appliziert wird, indem – die radial vom Glockentellerrand der mindestens einen Hochrotationszerstäuberdüse abgeschiedenen Tropfen auf das in axialer Riddchtung liegende Bauteil geleitet werden, wobei die Flugkurve der abgeschiedenen Tropfen auf das Bauteil mittels Lenkluft aus konzentrischen Bohrungen hinter dem Glockenteller und/oder aus mindestens einem externen Strömungssystem und/oder mittels kreisförmig um den Glockenteller angeordneter Elektroden oder mittels direkter elektrostatischer Aufladung an der Glockenkante beeinflusst wird und – das Bauteil anschließend mit einer von einem Anregungssystem erzeugten Anregungsenergie beaufschlagt wird, – wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches erzeugt werden, – Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm erfasst und – die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Bildauswertungssystems ausgewertet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 1, wie eines Kfz-Bauteils, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil mittels aktiver Thermografie angeregt und der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil mittels einer Thermografiekamera thermografisch erfasst wird und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Rechners rechnermäßig ausgewertet wird
Aus der DE 202005006266 A1 ist ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils aus einem Material mit geringem (beträchtlich kleiner als 1) Emissionskoeffizienten (Emissionsvermögen), wie eines KFZ-Bauteils aus Aluminium oder aus Edelstahl oder aus verzinktem Stahlblech, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil impulsthermografisch (mittels aktiver Thermografie) angeregt und der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil mittels einer Thermografiekamera thermografisch erfasst wird und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Rechners rechnermäßig ausgewertet wird bekannt. Vor der impulsthermografischen Anregung des Bauteils wird auf die der Anregungsseite des Bauteils abgewandte und der Thermografiekamera zugewandte zu prüfende Oberfläche des Bauteils mindestens teilweise ein Medium mit einem Emissionskoeffizienten nahe 1 elektrostatisch appliziert. Nach erfolgter Thermografieprüfung der zu prüfenden Oberfläche des Bauteils wird bevorzugt die elektrostatische Aufladung des Bauteils abgeschaltet und das auf die thermografisch zu prüfende Oberfläche des Bauteils zumindest schichtmäßig aufgebrachte Pulver durch Vibration des Bauteils von der thermografisch geprüften Oberfläche des Bauteils entfernt und zur Wiederverwendung bereitgestellt.
Aus der EP 1 574 846 A1 geht ein Verfahren zur berührungslosen Detektion von Fehlstellen in Eisenbahnschienen hervor, bei dem die zu prüfende Eisenbahnschiene in einer oberflächennahen Randschicht entlang der zu prüfenden Fläche mittels aktiver Thermografie aufgeheizt und die Temperaturverteilung an der Oberfläche der mindestens einen zu prüfenden Eisenbahnschiene nach Ablauf einer Zeitspanne nach der Aufheizung der Eisenbahnschiene mittels einer Infrarot Kamera erfasst und ausgewertet wird. Zur verbesserten Fehler-Erkennbarkeit wird auf die Oberfläche der zu prüfenden Eisenbahnschiene ein deren Emissionsvermögen erhöhender dünner Wasserfilm aufgebracht.
Bekannt ist auch ein Verfahren zur Feststellung von Oberflächenfehlern an Werkstücken ( DE 32 40 397 A1 ), bei dem die Oberfläche mittels hochfrequentem Strom erhitzt wird während das Werkstück in seiner Längsrichtung durch eine Hochfrequenzinduktionsspule bewegt wird, wobei unmittelbar am Austritt aus der Spule durch Abtastung mittels eines Infrarot-Gerätes die Temperaturverteilung über das Werkstück aufgezeichnet wird. Hierbei wird der Emissionskoeffizient für verschiedene Werkstücke erhöht, indem die Werkstückoberfläche mit einer Flüssigkeit benetzt wird, z. B. mit Wasser, dem Mittel zur Herabsetzung der Oberflächenspannung zugesetzt sind.
Bekannt ist weiterhin aus der DE 19839858 A1 , dass als konvektive Anregung ein Warm- oder Kaltluftstrom auf die Oberfläche des Bauteils zu lenken ist. Bei einer derartigen konvektiven Anregung mit Kaltluft, z. B. mittels eines Wirbelrohres, ist der Emissionsgrad auf der Bauteiloberfläche auf der Anregungsseite nahezu zu vernachlässigen und die Energie duwird gleichmäßig in das Bauteil eingekoppelt, so dass sich eine homogene Temperaturverteilung ergibt. Als nachteilig erweist sich jedoch eine geringe Abkühlungsgeschwindigkeit auf der anregungsseitigen Bauteiloberfläche, so dass auf Grund der langen Anregungszeit ein starker lateraler Wärmefluss im Bauteil auftritt. Hierdurch ist eine Detektion von tiefliegenden oder kleinen Fehlern im Bauteil bzw. von Verbindungsflächen erschwert.
Ferner ist aus der DE 102008012533 B4 ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils auf Oberflächen- und/oder innere Fehler mittels Thermografie bekannt, bei dem eine geringe Wassermenge nach vorheriger Kühlung in einer selbstansaugenden Zerstäuberdüse mittels Druck eines Kaltluftstrohms zu einem Wasserspray zerstäubt wird, wobei der Massestrom des Wassers durch den Druck der Kaltluft eingestellt wird, die impulsartige Beaufschlagung der Bauteiloberfläche des zu prüfenden Bauteils durch das aus der selbstansaugenden Zerstäuberdüse gelenkte Wasserspray erfolgt, die Bauteiloberfläche des zu prüfenden Bauteils von den sich hierbei abkühlenden Tropfen des Wassersprays augenblicklich mit steilem Temperaturgradienten abgekühlt und zugleich homogen für die Thermografie konvektiv angeregt wird, und die Bauteiloberfläche des zu prüfenden Bauteils anschließend an ihre Beaufschlagung mit dem aus der selbstansaugenden Zerstäuberdüse gelenkten Wasserspray mit einem Luftstrom beaufschlagt wird, wodurch das Bauteils durch Verdunstung getrocknet wird.
In der älteren deutschen Patentanmeldung 1020120180209 der Anmelderin ist ein thermografisches Prüfverfahren beschrieben, bei dem eine Relativbewegung zwischen dem zu prüfenden Bauteil sowie der Thermografiekamera und dem Anregungssystem bei der thermografischen Prüfung möglich ist.
In der Automobilindustrie wird standardmäßig beim Lackieren bzw. Farbspritzen von Außen- und Innenflächen die Hochrotationszerstäubung eingesetzt. Die Hochrotationszerstäubung bietet dabei den höchsten Auftragswirkungsgrad aller in der Industrie eingesetzten Lackierverfahren. Sie ermöglicht die Aufbringung feinster Tropfen und Schichten bei gleichzeitiger Reduzierung des Lackverbrauchs um bis zu 30%.
Bei der zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils auf Oberflächen- und/oder innere Fehler mittels Thermografie liegt das thermische Antwortsignal eines schwarzen Bauteils um den Faktor 100–1000 über den thermischen Antwortsignalen von spiegelnden Bauteilen bei einer gegebenen Temperatur.

Gemäß Grote und Feldhusen; Dubbel; Taschenbuch für den Maschinenbau; 21. Auflage; Springer-Verlag; Anh. D10 Tabelle 3.; D50, beträgt die Emissionszahl ε bei einer Temperatur T für die nachfolgend aufgeführten Materialien:

Ruß glatt	bei T = 21°C	ε = 0,93
Aluminium roh	bei T = 26°C	ε = 0,071 ... 0,087
Aluminium poliert	bei T = 230°C	ε = 0,038
Kupfer poliert	bei T = 23°C	ε = 0,049
Kupfer gewalzt		ε = 0,16
Messing poliert	bei T = 19°C	ε = 0,05
Messing matt	bei T = 56°C ... 338°C	ε = 0,22
Stahl poliert		ε = 0,29
Tank verz. Eisenblech	bei T = 28°C	ε = 0,23
Zink poliert	bei T = 230°C	ε = 0,045

Bauteile aus Werkstoffen mit niedrigen Emissionskoeffizienten und deren Fügeverbindungen, d. h. mit Emissionskoeffizienten kleiner 0,3, sind mit den gängigen thermografischen Prüfverfahren bisher nicht oder nur unzureichend prüfbar. Aktuell werden hier meist zerstörende Stichkontrollen zur Qualitätssicherung durchgeführt, bei denen jedoch hohe Kosten entstehen und nur eine sehr geringe Anzahl an Bauteilen überprüfbar ist. Bei zerstörenden Stichkontrollen gehen zudem nur ungeprüfte Bauteile in den Verkauf.
Aus Gründen des Leichtbaus wird insbesondere der Einsatz von Aluminium und dessen Verbindungen in der industriellen Fertigung weiter geprüft und verstärkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Anlage zum zerstörungsfreien thermografischen Prüfen von Bauteilen auf innere und/oder Oberflächenfehler der Bauteile aus Materialien mit einer Emissionszahl ε kleiner als 1, insbesondere auch ε kleiner als 0,3, wie eines Kfz-Bauteils aus normalem oder poliertem Aluminium, poliertem Stahl, normalem oder poliertem Edelstahl, verzinktem Eisenblech, poliertem Zink, mattem oder polierten Messing, gewalztem oder poliertem Kupfer oder poliertem Kunststoff derart zur Verfügung zu stellen, dass niedrige Takzeiten der zerstörungsfreien thermografischen Prüfung des Bauteils bei temporärer Erhöhung des Emissionsvermögens der Bauteiloberfläche durch eine effektive und gezielte Benetzung letzterer in mindestens einem Prüfbereich, insbesondere in industrieller (Groß-)Serie, zu gewährleisten ist.
Die Aufgabe wird verfahrensmäßig mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art gelöst, wobei

– auf der Oberfläche des zu prüfenden Bauteils mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse in mindestens einem Prüfbereich ein dünner Taufilm, der aus feinsten Wassertröpfchen gebildet ist und die Oberflächenemissivität des Bauteils temporär steigert, appliziert wird, indem
– die radial vom Glockentellerrand der mindestens einen Hochrotationszerstäuberdüse abgeschiedenen Tropfen auf das in axialer Richtung liegende Bauteil geleitet werden, wobei die Flugkurve der abgeschiedenen Tropfen auf das Bauteil mittels Lenkluft aus konzentrischen Bohrungen hinter dem Glockenteller und/oder aus mindestens einem externen Strömungssystem und/oder mittels kreisförmig um den Glockenteller angeordneter Elektroden oder mittels direkter elektrostatischer Aufladung an der Glockenkante beeinflusst wird und
– das Bauteil anschließend mit einer von einem Anregungssystem erzeugten Anregungsenergie beaufschlagt wird,
– wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches erzeugt werden,
– Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm erfasst und
– die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Bildauswertungssystems ausgewertet werden.

Vorzugsweise wird das zu prüfende Bauteil vor der Applikation des Taufilms mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse in einer Kältekammer vorgekühlt.
Vorzugsweise wird die Flugkurve durch eine Kombination aus Lenkluft und kreisförmig um den Glockenteller angeordneten Elektroden beeinflusst.
Die mindestens eine Hochrotationszerstäuberdüse und das zu prüfende Bauteil können gegebenenfalls relativ zueinander bewegt werden, wobei die mindestens eine Hochrotationszerstäuberdüse bevorzugt robotergesteuert entlang einer bauteilabhängigen vorbestimmten Bewegungsbahn geführt wird.
Vorzugsweise wird die Dicke des von mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse in mindestens einem Prüfbereich auf der Oberfläche des Bauteils zu applizierenden Taufilms von mindestens einer Mess- oder Sensorvorrichtung regelmäßig oder stetig erfasst und an einen in einem Rechnersystem gespeicherten EDV gestützten Algorithmus übermittelt, der anschließend bauteilabhängig die Winkelgeschwindigkeit des Glockentellers, den Massenstrom, den Abstand zwischen Glockenteller und Bauteiloberfläche, den Winkel zwischen der axialen Ausbreitungsrichtung und der Bauteiloberfläche, die Strömungsgeschwindigkeit der Lenkluft, die Richtung der Lenkluft, die Geschwindigkeit der Relativbewegung und/oder die Richtung der Relativbewegung stetig regelt.
Der Taufilm wird bevorzugt aus destilliertem Wasser gebildet.
Nach der thermografischen Erfassung des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf die Prüfbereiche auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm wird der auf der Oberfläche applizierte Taufilm luftgetrocknet, aktiv erwärmt und/oder mit Druckluft beaufschlagt, wobei der Taufilm und/oder sämtliche Tröpfchenrückstände vom Bauteil rückstandlos entfernt werden.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung kann auch beim Verfahren der eingangs erwähnten Art

– das zu prüfende Bauteil in einer Kälte- oder Klimakammer auf eine definierte Temperatur T_Bauteil abgekühlt werden, wobei in der Kälte- oder Klimakammer eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Temperatur des Bauteils T_Bauteil und der Temperatur in der Klimakammer T_Atmosphäre besteht,
– auf der Oberfläche des zu prüfenden Bauteils in einer Klimakammer mit definierter Atmosphäre (T_Atmosphäre, Luftfeuchtigkeit) in mindestens einem Prüfbereich ein dünner Taufilm aus Wasser, der die Oberflächenemissivität des Bauteils temporär steigert, appliziert werden,
– das Bauteil anschließend mit einer von einem Anregungssystem erzeugten Anregungsenergie beaufschlagt werden,
– wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches erzeugt werden,
– Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm erfasst und
– die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Bildauswertungssystems ausgewertet werden.

Nach der thermografischen Erfassung des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf die Prüfbereiche auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm wird der auf der Oberfläche applizierte Taufilm ebenfalls vorzugsweise luftgetrocknet, aktiv erwärmt und/oder von einem Druckluftsystem mit Druckluft beaufschlagt, wobei der Taufilm und/oder sämtliche Tröpfchenrückstände vom Bauteil entfernt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Prüfanlage zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 1, wie eines Kfz-Bauteils, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil mittels aktiver Thermografie anzuregen, der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil mittels einer Thermografiekamera thermografisch zu erfassen und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Rechners rechnermäßig auszuwerten ist, wobei

– auf der Oberfläche des zu prüfenden Bauteils mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse in mindestens einem Prüfbereich ein dünner Taufilm, der aus feinsten Wassertröpfchen gebildet ist und die Oberflächenemissivität des Bauteils temporär steigert, zu applizieren ist, indem
– die Flugbahn der Wassertröpfchen, die radial am Glockentellerrand der mindestens einen Hochrotationszerstäuberdüse abzuscheiden sind, auf das in axialer Richtung liegende Bauteil durch Lenkluft aus konzentrischen Bohrungen hinter dem Glockenteller und/oder aus mindestens einem externen Strömungssystem oder mittels kreisförmig um den Glockenteller angeordneter Elektroden oder mittels an der Glockentellerkante vorgesehener elektrostatischer Aufladung zu beeinflussen ist,
– das Bauteil anschließend mit einer von einem Anregungssystem erzeugten Anregungsenergie zu beaufschlagen ist,
– wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches zu erzeugen sind,
– Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm zu erfassen sind und
– die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Bildauswertungssystems auszuwerten sind.

Die Prüfanlage kann in einer Produktionsanlage sowohl für eine Inline- als auch Offline-Prüfung eingesetzt werden und ist beispielsweise in einer Kfz-Produktionsanlage für Großserien geeignet einsetzbar. Insbesondere bei einem Einsatz der Prüfanlage in einer Inline-Prüfung in einer Produktionsanlage für Großserien lässt sich eine 100%-Kontrolle verschiedenster Bauteile und Fügeverbindungen realisieren, die bisher aufgrund der niedrigen Emissionskoeffizienten der eingesetzten Werkstoffe nicht oder nur unzureichend prüfbar gewesen sind. Ungeprüfte Bauteile gehen somit nicht mehr in den Verkauf. Mit der Prüfanlage sind niedrige Taktzeiten realisierbar. Kosten-, zeit- und arbeitsaufwändige zerstörende Prüfungen von Stichproben zur Qualitätskontrolle sind nicht mehr notwendig. Die Prüfanlage ist besonders geeignet für Bauteile mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 0,3.
Bevorzugt werden der Prüfanlage Bauteile mittels einer Linearführung oder einem Förderband bereitgestellt. Die Hochrotationszerstäuberdüse, das Anregungssystem, die Thermografiekamera und/oder das Druckluftsystem sind vorzugsweise jeweils an einem Industrieroboter angeordnet, um mit der Prüfanlage verschiedene Bauteile unterschiedlicher Größe und Geometrie prüfen zu können. Die zu prüfenden Bauteile können vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 0°C bis 15°C vorgekühlt sein, um die Neigung zur späteren Bildung eines Taufilms zu erhöhen. Bei Glockendurchmessern zwischen 25 mm bis 450 mm befinden sich die Drehzahlen der Glocke der Hochrotationszerstäuberdüse üblicherweise im Bereich von 30.000 U/min bis 70.000 U/min. Durch den Auftrag feinster Tropfen und Schichten entsteht auf der Oberfläche der Bauteile ein Taufilm, dessen Haltezeit in Abhängigkeit von Bauteilgröße, Bauteilgeometrie und Bauteilwerkstoff bis zu mehreren Minuten beträgt. Die Temperatur des Wassers beträgt vorzugsweise weniger als 15°C. Da der Emissionsgrad von Wasser ε_Wasser ungefähr dem Emissionsgrad von Graphit ε_Graphit (ungefähr 0,98) entspricht, kann die Oberflächenemissivität durch den Taufilm für eine nachfolgende Thermografiemessung der Bauteile somit temporär gesteigert werden und ist nur unwesentlich kleiner als die Emissivität eines schwarzen Strahlers. Die Anregung der Bauteile kann durch ein beliebiges Anregungssystem erfolgen. Induktive Anregungssysteme, aber auch Kalt- und Warmluft, Blitzanregung, Ultraschallanregung oder Strahlung (z. B. mittels Halogenstrahler oder LED-Array) können insbesondere für die Anregung verwendet werden. Das thermische Antwortsignal der zu prüfenden Bauteile liegt mit dem Taufilm um den Faktor 100–1000 über den thermischen Antwortsignalen von spiegelnden Bauteilen bei einer gegebenen Temperatur. Bei Verwendung von destilliertem Wasser kann der Taufilm nach der thermografischen Prüfung zudem derart entfernt werden, dass keine störenden Rückstände auf der Oberfläche der geprüften Bauteile zurückbleiben. Anschließend können die Bauteile weiteren Produktionsschritten, der Montage oder dem Verkauf bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch eine Prüfanlage zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 1, wie eines Kfz-Bauteils, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil mittels aktiver Thermografie anzuregen und der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil mittels einer Thermografiekamera thermografisch zu erfassen und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Rechners rechnermäßig auszuwerten ist, wobei

– das zu prüfende Bauteil in einer Kälte- oder Klimakammer auf eine definierte Temperatur T_Bauteil abzukühlen ist, wobei in der Kälte- oder Klimakammer eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Temperatur des Bauteils T_Bauteil und der Temperatur in der Klimakammer T_Atmosphäre besteht,
– auf der Oberfläche des zu prüfenden Bauteils in einer Klimakammer mit definierter Atmosphäre (T_Atmosphäre, Luftfeuchtigkeit) in mindestens einem Prüfbereich ein dünner Taufilm aus Wasser, der die Oberflächenemissivität des Bauteils temporär steigert, zu applizieren ist,
– das Bauteil anschließend mit einer von einem Anregungssystem erzeugten Anregungsenergie zu beaufschlagen ist,
– wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches zu erzeugen sind,
– Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm zu erfassen sind und
– die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Bildauswertungssystems auszuwerten sind.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:
1 Blockschaltbild des Verfahrens,
2 schematische Seitenansicht eines Hochrotationszerstäubers beim Auftrag von feinsten Tröpfchen auf ein ebenes Bauteil,
3 schematische Seitenansicht eines Hochrotationszerstäubers beim Auftrag von feinsten Tröpfchen auf ein ebenes Bauteil unter einem Winkel,
4 schematische Seitenansicht eines Hochrotationszerstäubers beim Auftrag von feinsten Tröpfchen auf ein zu prüfendes Bauteil mit bogenförmiger Oberfläche,
5 schematische Ansicht eines zu prüfenden Bauteils mit einer an einen Auswertungsrechner gekoppelten Thermografiekamera und einem Anregungssystem,
6 schematische Ansicht einer Klimakammer mit einem zu prüfenden Bauteil,
7 schematische Ansicht einer Prüfanlage zum zerstörungsfreien thermografischen Prüfen von Bauteilen, und
8 schematische Ansicht einer Inline-Prüfanlage zum zerstörungsfreien thermografischen Prüfen in einer KFZ-Produktionsanlage.
In 1 ist ein Blockschaltbild des Verfahrens zur zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten ε kleiner 1 dargestellt, aus dem der Verfahrensablauf hervorgeht. Das Verfahren kann insbesondere für Bauteile 1 aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten ε kleiner 0,3 wie normalem oder poliertem Aluminium, poliertem Stahl, normalem oder poliertem Edelstahl, verzinktem Eisenblech, poliertem Zink, mattem oder poliertem Messing, gewalztem oder poliertem Kupfer oder poliertem Kunststoff verwendet werden. In einem ersten Verfahrensschritt kann das zu prüfende Bauteil 1 beispielsweise in einer Kälte- oder Klimakammer 13 vorgekühlt werden, um die Neigung zur späteren Bildung eines Taufilms 9 auf der zu prüfenden Bauteiloberfläche 7 zu verstärken. Anschließend werden mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse 2 feinste Wassertropfen 5 bzw. feinste Wasserschichten auf die Oberfläche 7 des zu prüfenden Bauteils 1 temporär aufgetragen, wobei die Wasserzuführung zunächst zu einer rotierenden Glocke der Hochrotationszerstäuberdüse 2 erfolgt, das Wasser hiernach infolge der Zentrifugalkraft zum Glockentellerrand 4 der Hochrotationszerstäuberdüse 2 strömt und die radial vom Glockentellerrand 4 abgeschiedenen Tropfen 5 auf das in axialer Richtung liegende Bauteil 1 geleitet werden. Die Flugkurve der abgeschiedenen Tropfen 5 auf das Bauteil 1 kann mittels Lenkluft aus konzentrischen Bohrungen hinter dem Glockenteller 3 und/oder aus mindestens einem externen Strömungssystem beeinflusst werden. Auch kann die Flugkurve mittels kreisförmig um den Glockenteller 3 angeordneten Elektroden oder mittels direkter elektrostatischer Aufladung an der Glockentellerkante sowie Abscheidung auf dem geerdeten Bauteil 1 beeinflusst werden. Auch kann eine Kombination aus Lenkluft und kreisförmig um den Glockenteller 3 angeordneten Elektroden verwendet werden. Insbesondere die Kombination aus Lenkluft und elektrostatischer Aufladung ermöglicht höchstmögliche Auftragswirkungsgrade. Die feinsten Tröpfchen 5 bilden einen sehr dünnen Taufilm 9 auf der u. U. vorgekühlten und zu prüfenden Bauteiloberfläche 7. Da der Emissionsgrad von Wasser ε_Wasser ungefähr dem Emissionsgrad von Graphit ε_Graphit (ungefähr 0,98) entspricht, kann die Oberflächenemissivität für eine nachfolgende Thermografiemessung des Bauteils 1 somit temporär modifiziert werden. Die Haltezeit des Taufilms 9 auf der Bauteiloberfläche 7 beträgt abhängig von dem Material und der Geometrie des Bauteils 1 bis zu mehreren Minuten. Nach Auftragung des Taufilms 9 wird das zu prüfende Bauteil 1 in einem nächsten Verfahrensschritt zerstörungsfrei mittels Thermografie geprüft. Die Anregung des Bauteils 1 kann dabei von einem beliebigen Anregungssystem 16 erfolgen. Induktive Anregungssysteme 16, aber auch Kalt- und Warmluft, Blitzanregung, Ultraschallanregung oder Strahlung (z. B. mittels Halogenstrahler oder LED-Array) können insbesondere für die Anregung verwendet werdet. In Abhängigkeit der Anregungsmethode kann die Anregung entweder auf der der Thermografiekamera 15 gegenüberliegenden Seite des Bauteils 1 in Transmissionsanordnung oder einseitig in Reflexionsanordnung erfolgen. Der Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil 1 wird mittels einer Thermografiekamera 15 thermografisch erfasst und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm wird mittels eines mit der Thermografiekamera 15 verbundenen Rechners 17 ausgewertet. Aus der Auswertung erfolgt eine Klassifikation des geprüften Bauteils 1 als n.i.O.- oder n.i.O.-Bauteil. Letztlich wird der Taufilm 9 luftgetrocknet, aktiv erwärmt und/oder mit Druckluft beaufschlagt, um das Wasser von der Oberfläche 7 des Bauteils 1 rückstandlos zu entfernen. Vorzugsweise wird destilliertes Wasser verwendet, so dass nach Entfernung des Taufilms 9 keine störenden Rückstände auf der Bauteiloberfläche 7 zurückbleiben. Das Verfahren ist sowohl zur Inline- als auch Offline-Prüfung von Bauteilen 1 mit verschiedenen Bauteilgrößen, -geometrien und -werkstoffen anwendbar.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Hochrotationszerstäubers 2 beim Auftrag von feinsten Tröpfchen 5 und Schichten auf ein ebenes Bauteil 1. Das ebene Bauteil 1 ist senkrecht zur axialen Ausbreitungsrichtung 6 der Tröpfchen 5 angeordnet. Die radial vom Glockentellerrand 4 abgeschiedenen Tropfen 5 werden in axialer Richtung auf die Oberfläche 7 des Bauteils 1 geleitet. Die Größe der Tröpfchen 5, die auf der Oberfläche 7 des zu prüfenden Bauteils 1 einen dünnen Taufilm 9 bilden, ist hauptsächlich von der Winkelgeschwindigkeit der Glocke und vom Massenstrom abhängig. Für möglichst feine Tröpfchen 5 werden bevorzugt hohe Winkelgeschwindigkeiten der Glocke bei niedrigem Massenstrom angestrebt. Bei zu niedrigen Winkelgeschwindigkeiten und/oder zu hohem Massenstrom können unerwünschte Fäden oder Lamellen vom Glockentellerrand 4 abgeschieden werden, die durch eine geeignete Parameterwahl zu vermeiden sind.
3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Hochrotationszerstäubers 2 beim Auftrag von feinsten Tröpfchen 5 und Schichten auf ein ebenes Bauteil 1. Das ebene Bauteil 1 ist unter einem Winkel zur axialen Ausbreitungsrichtung 6 der Tröpfchen 5 angeordnet.
4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Hochrotationszerstäubers 2 beim Auftrag von feinsten Tröpfchen 5 und Schichten auf ein zu prüfendes Bauteil 1 mit bogenförmiger Oberfläche 7. Das Bauteil 1 ist im Wesentlichen senkrecht zur axialen Ausbreitungsrichtung 6 der Tröpfchen 5 angeordnet und liegt auf einem Förderband 12 einer Prüfanlage 14. Die Winkelgeschwindigkeit des Glockentellers 3, der Massenstrom, der Abstand zwischen Glockenteller 3 und Bauteiloberfläche 7, der Winkel zwischen der axialen Ausbreitungsrichtung 6 und der Bauteiloberfläche 7, die Strömungsgeschwindigkeit der Lenkluft, die Richtung der Lenkluft, die Geschwindigkeit der Relativbewegung und/oder die Richtung der Relativbewegung wird von einem in einem Rechnersystem 11 gespeicherten EDV-gestützten Algorithmus geregelt, dem von einem Mess- oder Sensorsystem 10, das die Taufilmdicke regelmäßig oder stetig erfasst und in 4 nicht dargestellt ist, stetig die Taufilmdicke übermittelt wird. Die verschiedenen Parameter können jedoch auch manuell eingegeben bzw. beeinflusst werden.
In 5 ist schematisch ein zu prüfendes Bauteil 1 mit einer an einen Auswertungsrechner 17 gekoppelten Thermografiekamera 15 und einem Anregungssystem 16 dargestellt. Nach dem Auftrag feinster Tropfen 5 und Schichten mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse 2 auf die Oberfläche 7 des Bauteils 1 in mindestens einem Prüfbereich 8 werden das zu prüfende Bauteil 1 mit einer von einem Anregungssystem 16 erzeugten Anregungsenergie beaufschlagt, die ein Oberflächentemperaturfeld und einen Temperaturgradientenverlauf erzeugt, und Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich 8 auszurichtenden Thermografiekamera 15 in einem Thermografiefilm erfasst. Das Anregungssystem 16 ist in Transmissionsanordnung auf der der Thermografiekamera 15 gegenüberliegenden Seite des Bauteils 1 angeordnet. Da der Emissionsgrad von Wasser ε_Wasser ungefähr dem Emissionsgrad von Graphit ε_Graphit entspricht, wird die Oberflächenemissivität für eine Thermografiemessung des Bauteils 1 temporär sehr stark gesteigert. Das thermische Antwortsignal des zu prüfenden Bauteils 1 mit dem Taufilm 9 liegt um den Faktor 100–1000 über den thermischen Antwortsignalen von spiegelnden Bauteilen 1 bei einer gegebenen Temperatur.
In 6 ist schematisch ein zu prüfendes Bauteil in einer Kälte- oder Klimakammer 13 gezeigt. Das zu prüfende Bauteil ist bauteilabhängig auf eine definierte Temperatur T_Bauteil abgekühlt worden, wobei in der Kälte- oder Klimakammer 13 eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Temperatur T_Bauteil des Bauteils 1 und der Temperatur T_Atmosphäre in der Kälte- oder Klimakammer 13 besteht. Die Temperatur T_Atmosphäre in der Kälte- oder Klimakammer 13 liegt beim Abkühlvorgang üblicherweise bauteilabhängig im Bereich von 0°C bis –80°C, vorzugsweise jedoch –40°C. Anschließend wird in einer Klimakammer 13 auf die Oberfläche 7 des zu prüfenden Bauteils 1 mit definierter Atmosphäre (T_Atmosphäre, Luftfeuchtigkeit) in mindestens einem Prüfbereich 8 ein dünner Taufilm 9 aus Wasser, der die Oberflächenemissivität des Bauteils 1 temporär steigert, appliziert.
7 zeigt schematisch eine Prüfanlage 14 zum zerstörungsfreien thermografischen Prüfen von Bauteilen 1. In einem ersten Schritt I wird der Prüfanlage 14 ein zu prüfendes Bauteil 1 auf einem Förderband 12 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt II befindet sich das Bauteil 1 in einer Kälte- oder Klimakammer 13, um das zu prüfende Bauteil 1 mit einer Temperaturdifferenz ΔT vorzukühlen. In einem dritten Schritt III werden mittels einer Hochrotationszerstäuberdüse 2 feinste Tropfen 5 und Schichten in mindestens einem Prüfbereich 8 auf die Oberfläche 7 des zu prüfenden Bauteils 1 aufgetragen. Der Abstand zwischen der Hochrotationszerstäuberdüse 2 und dem Bauteil 1 kann variabel einstellbar sein. Anschließend wird das zu prüfende Bauteil 1 in einem vierten Schritt IV in mindestens einem Prüfbereich 8 thermografisch geprüft. Der Abstand zwischen dem Anregungssystem 16 sowie der Thermografiekamera 15 und dem Bauteil 1 kann ebenfalls variabel einstellbar sein. Die Anregung des Bauteils 1 mit einer von einem Anregungssystem 16 zu erzeugenden Anregungsenergie erfolgt in Reflexionsanordnung. Jedes zu prüfende Bauteil 1 wird nach der Prüfung von einem Auswertungsrechner 17, der in 7 nicht dargestellt ist, als i.O.- oder n.i.O.-Bauteil klassifiziert. In einem fünften Schritt V wird das geprüfte Bauteil 1 von einer Druckluftvorrichtung 18 mit Druckluft beaufschlagt, so dass der Taufilm 9 und sämtliche Tröpfchenrückstände vollständig von der Bauteiloberfläche 7 entfern werden. Anstelle einer Druckluftvorrichtung 18 kann das geprüfte Bauteil 1 auch luftgetrocknet und/oder aktiv erwärmt werden. In einem sechsten Schritt VI wird das geprüfte Bauteil 1 einer zweiten Bereitstellungsposition zugeführt und kann für weitere Produktionsschritte, die Montage oder den Verkauf bereitgestellt werden. Die Prüfanlage 14 kann sowohl für eine Inline- als auch Offline-Prüfung eingesetzt werden.
In 8 ist schematisch eine Inline-Prüfanlage 14 zum zerstörungsfreien thermografischen Prüfen in einer Kfz-Produktionsanlage dargestellt. In einem ersten Schritt I wird ein zu prüfendes Bauteil 1 mittels einer Linearführung 19 bereitgestellt. Das zu prüfende Bauteil 1 kann vorgekühlt sein. In einem zweiten Schritt II werden auf die Oberfläche 7 des zu prüfenden Bauteils 1 mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse 2 in mindestens einem Prüfbereich 8 feinste Tropfen 5 und Schichten aufgetragen. Um mit der Prüfanlage 14 auf möglichst viele verschiedene Bauteile 1 mit verschiedener Größe und Geometrie sowie verschiedenem Werkstoff einen Taufilm 9 auftragen zu können, ist die mindestens eine Hochrotationszerstäuberdüse 2 an einem Industrieroboter 20 angeordnet. Die Dicke des Taufilms 9, die Winkelgeschwindigkeit des Glockentellers 3, der Massenstrom, der Abstand zwischen Glockenteller 3 und Bauteiloberfläche 7, der Winkel zwischen der axialen Ausbreitungsrichtung 6 und der Bauteiloberfläche 7, die Strömungsgeschwindigkeit der Lenkluft, die Richtung der Lenkluft, die Geschwindigkeit der Relativbewegung und/oder die Richtung der Relativbewegung wird von einem in einem Rechnersystem 11 gespeicherten EDV-gestützten Algorithmus in Abhängigkeit des jeweils zu prüfenden Bauteils 1 geregelt. Nach dem Auftrag feinster Tröpfchen 5 und Schichten auf die Bauteiloberfläche 7 in mindestens einem Prüfbereich 8 wird das Bauteil 1 mit einer definierten Taufilmdicke in einem dritten Schritt III der thermografischen Prüfung zugeführt. In einem vierten Schritt IV wird das Bauteil 1 zerstörungsfrei thermografisch geprüft. Dabei erfolgt die Anregung mit mindestens einem eine Anregungsenergie zu erzeugenden Anregungssystem 16, wobei in 8 eine Reflexionsanordnung dargestellt ist. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich eine Transmissionsanordnung in der Prüfanlage 14 vorzusehen. Die thermografische Prüfung kann in der Relativbewegung zwischen mindestens einer Thermografiekamera 15 und dem zu prüfenden Bauteil 1 oder bei einer kurzen Unterbrechung der Bewegung der Linearführung 19 erfolgen. Das Anregungssystem 16 und die Thermografiekamera 15 können an mindestens einem Industrieroboter 20 angeordnet sein, um mit der Prüfanlage 14 möglichst viele verschiedene Bauteile 1 mit verschiedener Größe und Geometrie untersuchen zu können. Ein Industrieroboter 20 bietet auch die Möglichkeit dem Bauteil 1 während der Bewegung der Linearführung 19 mit identischer Geschwindigkeit in einem definierten Abstand zu folgen, um die thermografische Prüfung ohne Unterbrechung der Bewegung der Linearführung 19 durchzuführen. Der mit der Thermografiekamera 15 gekoppelte Auswertungsrechner 17 klassifiziert jedes geprüfte Bauteil anschließend als i.O.- oder n.i.O.-Bauteil. Der Auswertungsrechner 17 und das Rechnersystem 11 können auch in einem einzelnen Rechner zusammengefasst werden. In einem fünften Schritt V werden der Taufilm 9 und sämtliche Tröpfchenrückstande mittels einer Druckluftvorrichtung 18 manuell oder automatisch rückstandlos entfernt. Die Druckluftvorrichtung 18 kann an einem Industrieroboter 20 angeordnet sein. In einer sechsten Stufe VI werden alle i.O.-Bauteile für die weitere Produktion oder die Montage bereitgestellt. N.i.O.-Bauteile können aus der Produktion entfernt oder nachgebessert werden. Die Inline-Produktionsanlage 14 ermöglicht eine 100%-Kontrolle von Bauteilen 1 mit sehr niedrigen Taktzeiten in einer Kfz-Produktionsanlage für Großserien.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Hochrotationszerstäuberdüse
3: Glockenteller
4: Glockentellerrand
5: Wassertröpfchen
6: axiale Ausbreitungsrichtung
7: Bauteiloberfläche
8: Prüfbereich
9: Taufilm
10: Mess- oder Sensorsystem
11: Rechnersystem
12: Förderband
13: Kälte- oder Klimakammer
14: Prüfanlage
15: Thermografiekamera
16: Anregungssystem
17: Bildauswertungsrechner
18: Druckluftvorrichtung
19: Linearführung
20: Industrieroboter
n: Anzahl der Repräsentationen des Thermografiefilms

Claims

Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 1, wie eines Kfz-Bauteils, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil mittels aktiver Thermografie angeregt und der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil mittels einer Thermografiekamera thermografisch erfasst wird und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Rechners rechnermäßig ausgewertet wird, wobei – auf der Oberfläche des zu prüfenden Bauteils mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse in mindestens einem Prüfbereich ein dünner Taufilm, der aus feinsten Wassertröpfchen gebildet ist und die Oberflächenemissivität des Bauteils temporär steigert, appliziert wird, indem – die radial vom Glockentellerrand der mindestens einen Hochrotationszerstäuberdüse abgeschiedenen Tropfen auf das in axialer Riddchtung liegende Bauteil geleitet werden, wobei die Flugkurve der abgeschiedenen Tropfen auf das Bauteil mittels Lenkluft aus konzentrischen Bohrungen hinter dem Glockenteller und/oder aus mindestens einem externen Strömungssystem und/oder mittels kreisförmig um den Glockenteller angeordneter Elektroden oder mittels direkter elektrostatischer Aufladung an der Glockenkante beeinflusst wird und – das Bauteil anschließend mit einer von einem Anregungssystem erzeugten Anregungsenergie beaufschlagt wird, – wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches erzeugt werden, – Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm erfasst und – die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Bildauswertungssystems ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu prüfende Bauteil vor der Applikation des Taufilms mittels der mindestens einen Hochrotationszerstäuberdüse in einer Kältekammer abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hochrotationszerstäuberdüse und das zu prüfende Bauteil relativ zueinander bewegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hochrotationszerstäuberdüse robotergesteuert entlang einer bauteilabhängigen vorbestimmten Bewegungsbahn geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des von mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse in mindestens einem Prüfbereich auf der Oberfläche des Bauteils applizierten Taufilms von mindestens einer Mess- oder Sensorvorrichtung regelmäßig oder stetig erfasst und an einen in einem Rechnersystem gespeicherten EDV gestützten Algorithmus übermittelt wird, der anschließend bauteilabhängig die Winkelgeschwindigkeit des Glockentellers, den Massenstrom, den Abstand zwischen Glockenteller und Bauteiloberfläche, den Winkel zwischen der axialen Ausbreitungsrichtung und der Bauteiloberfläche, die Strömungsgeschwindigkeit der Lenkluft, die Richtung der Lenkluft, die Geschwindigkeit der Relativbewegung und/oder die Richtung der Relativbewegung stetig regelt.
Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 1, wie eines Kfz Bauteils, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil mittels aktiver Thermografie angeregt und der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil mittels einer Thermografiekamera thermografisch erfasst wird und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Rechners rechnermäßig ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – das zu prüfende Bauteil (1) in einer Kälte- oder Klimakammer (13) auf eine definierte Temperatur T_Bauteil abgekühlt wird, wobei in der Kälte- oder Klimakammer (13) eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Temperatur des Bauteils (1) T_Bauteil und der Temperatur in der Klimakammer (13) T_Atmosphäre besteht, – auf der Oberfläche (7) des zu prüfenden Bauteils (1) in einer Klimakammer (13) mit definierter Atmosphäre (T_Atmosphäre, Luftfeuchtigkeit) in mindestens einem Prüfbereich (8) ein dünner Taufilm (9) aus Wasser, der die Oberflächenemissivität des Bauteils (1) temporär steigert, appliziert wird, – das Bauteil anschließend mit einer von einem Anregungssystem erzeugten Anregungsenergie beaufschlagt wird, – wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches erzeugt werden, – Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm erfasst und – die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera verbundenen Bildauswertungssystems ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus normalem oder poliertem Aluminium, poliertem Stahl, normalem oder poliertem Edelstahl, verzinktem Eisenblech, poliertem Zink, Messing, Kupfer oder poliertem Kunststoff gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Taufilm aus destilliertem Wasser gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der thermografischen Erfassung des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf die Prüfbereiche auszurichtenden Thermografiekamera in einem Thermografiefilm der auf der Oberfläche applizierte Taufilm luftgetrocknet, aktiv erwärmt und/oder von einem Druckluftsystem mit Druckluft beaufschlagt wird, wobei der Taufilm und/oder sämtliche Tröpfchenrückstände vom Bauteil entfernt werden.
Prüfanlage (14) zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils (1) aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 1, wie eines Kfz-Bauteils, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil (1) mittels aktiver Thermografie anzuregen, der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil (1) mittels einer Thermografiekamera (15) thermografisch zu erfassen und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera (15) verbundenen Rechners (17) rechnermäßig auszuwerten ist, wobei – auf der Oberfläche (7) des zu prüfenden Bauteils (1) mittels mindestens einer Hochrotationszerstäuberdüse (2) in mindestens einem Prüfbereich (8) ein dünner Taufilm (9), der aus feinsten Wassertröpfchen (5) gebildet ist und die Oberflächenemissivität des Bauteils (1) temporär steigert, zu applizieren ist, indem – die Flugbahn der Wassertröpfchen (5), die radial am Glockentellerrand (4) der mindestens einen Hochrotationszerstäuberdüse (2) abzuscheiden sind, auf das in axialer Richtung liegende Bauteil durch Lenkluft aus konzentrischen Bohrungen hinter dem Glockenteller und/oder aus mindestens einem externen Strömungssystem oder mittels kreisförmig um den Glockenteller (3) angeordneter Elektroden oder mittels an der Glockentellerkante vorgesehener elektrostatischer Aufladung zu beeinflussen ist, – das Bauteil (1) anschließend mit einer von einem Anregungssystem (16) erzeugten Anregungsenergie zu beaufschlagen ist, – wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches (8) zu erzeugen sind, – Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich (8) auszurichtenden Thermografiekamera (15) in einem Thermografiefilm zu erfassen sind und – die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera (15) verbundenen Bildauswertungssystems auszuwerten sind.
Prüfanlage (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hochrotationszerstäuberdüse (2), das Anregungssystem (16), die Thermografiekamera (15) und/oder die Druckluftvorrichtung (18) jeweils an einem Industrieroboter (20) angeordnet sind.
Prüfanlage (14) zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils (1) aus einem Material mit einem Emissionskoeffizienten kleiner 1, wie eines Kfz-Bauteils, auf innere und/oder Oberflächenfehler, bei dem das Bauteil (1) mittels aktiver Thermografie anzuregen und der transiente Erwärmungs- und/oder Abkühlungsvorgang in dem Bauteil (1) mittels einer Thermografiekamera (15) thermografisch zu erfassen und ein von letzterer erstellter Thermografiefilm mittels eines mit der Thermografiekamera (15) verbundenen Rechners (17) rechnermäßig auszuwerten ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das zu prüfende Bauteil (1) in einer Kälte- oder Klimakammer (13) auf eine definierte Temperatur T_Bauteil abzukühlen ist, wobei in der Kälte- oder Klimakammer (13) eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Temperatur des Bauteils (1) T_Bauteil und der Temperatur in der Klimakammer (13) T_Atmosphäre besteht, – auf der Oberfläche (7) des zu prüfenden Bauteils (1) in einer Klimakammer (13) mit definierter Atmosphäre (T_Atmosphäre, Luftfeuchtigkeit) in mindestens einem Prüfbereich (8) ein dünner Taufilm (9) aus Wasser, der die Oberflächenemissivität des Bauteils (1) temporär steigert, zu applizieren ist, – das Bauteil (1) anschließend mit einer von einem Anregungssystem (16) erzeugten Anregungsenergie zu beaufschlagen ist, – wobei bei Vorliegen von inneren Fehlern und/oder Oberflächenfehlern Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten des entsprechenden Prüfbereiches (8) zu erzeugen sind, – Verzerrungen des Oberflächentemperaturfeldes und des Temperaturgradienten von einer auf den entsprechenden Prüfbereich (8) auszurichtenden Thermografiekamera (15) in einem Thermografiefilm zu erfassen sind und – die Bilder des Thermografiefilms dann mittels eines mit der Thermografiekamera (15) verbundenen Bildauswertungssystems auszuwerten sind.
Prüfanlage (14) nach Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfanlage (14) in einer Produktionsanlage für eine Inline- oder Offline-Prüfung einzusetzen ist.